Le HFE59B peut être utilisé avec deux types d'antennes : une antenne isotrope (UBB27_G3) et une antenne directive log périodique. Chaque antenne couvre une bande de fréquences spécifique :

👉 Antenne isotrope UBB27 : Bande de 27 MHz à 2700 MHz, incluant :

• Radio HF

• Fréquences TETRA (Terrestrial Trunked Radio) entre 380 MHz et 420 MHz, utilisées par les services de secours, les forces de police, les ambulances, les pompiers, les services de transport public et l'armée

• Fréquence 700 MHz (4G LTE et 5G DSS - Division Spectrum Sharing ou « fausse 5G »)

• Fréquence 800 MHz (4G LTE)

• Fréquence 900 MHz (2G GSM, 3G UMTS)

• Fréquence 1800 MHz (2G GSM, 4G LTE)

• Fréquence 1880-1900 MHz (DECT)

• Fréquence 2100 MHz (3G UMTS, 4G LTE, 5G DSS)

• Fréquence 2400 MHz (WiFi et Bluetooth)

• Fréquence 2600 MHz (4G LTE)

👉 Antenne directive log périodique : Bande de 700 MHz à 3300 MHz, couvrant :

• Tous les systèmes de téléphonie mobile fonctionnant avec un faisceau fixe (2G, 3G, 4G, 5G DSS)

• Téléphones DECT

• WiFi et Bluetooth à 2,4 GHz

👉 Plage de mesure du HF59B : sans amplificateur, la plus petite valeur mesurable est de 0,01 µW/m², correspondant à 1,94 mV/m. La plus grande valeur sans atténuateur est de 19,99 mW/m², soit 2,7 V/m. Avec un amplificateur ou un atténuateur, la plage de mesure du champmètre s'étend de 0,001 µW/m² (0,614 mV/m) à 1,999 W/m² (27,45 V/m).

👉 Utilisation du filtre FF10 : Le HF59B équipé du filtre FF10 peut être utilisé comme un analyseur de spectre. Le filtre FF10 permet de restreindre les mesures à certaines fréquences ou bandes de fréquences. L'utilisateur peut choisir parmi dix options : mesure sur toute la bande, ou mesure limitée aux fréquences suivantes : en dessous de 480 MHz (incluant TETRA, DAB radiodiffusion numérique, radio CB, bande ISM 433 MHz industrielle, scientifique et médicale), TETRA 380-420 MHz, 800 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 1880-1900 MHz, 2100 MHz, WLAN 2,4 GHz, et 2600 MHz. Grâce au filtre FF10, le HF59B accède à des informations habituellement réservées aux analyseurs de spectre. Notez cependant que le FF10 ne fournit pas de mesures pour la fréquence 700 MHz.

👉 Précision des mesures : Le HF59B effectue des mesures de puissance surfacique avec une incertitude de +/- 3 dB. Par exemple, si la mesure convertie en champ électrique est de x Volts par mètre, l'exposition réelle est alors comprise entre 0,7 fois x et 1,4 fois x. Ce niveau de précision est remarquable car il reste constant quel que soit le contenu fréquentiel du signal, tant que les fréquences mesurées restent dans la bande de 27 MHz à 2700 MHz.

Le HFW59D peut être utilisé avec deux types d'antennes : une antenne isotrope (UBB2410) et une antenne directive log périodique.

👉 Plage de mesure du HFW59D :

• Puissances surfaciques minimales et maximales : Avec le pré-amplificateur HV20_2400G10, le HFW59D mesure des puissances surfaciques allant de 0,01 µW/m² (1,94 mV/m) à 19,990 µW/m² (2,7 V/m).

👉 Utilisation du filtre passe-haut HP33_G10 : Le filtre passe-haut HP33_G10, installé entre l'antenne et le boîtier du HFW59D, permet d'éliminer les fréquences inférieures à 3,3 GHz, qui sont déjà prises en compte par le champmètre HF59B. Cela fait du HFW59D un complément idéal au HF59B. Grâce à cette configuration, l'exposition globale peut être calculée comme la somme quadratique des valeurs obtenues avec chacun des deux appareils.

👉 Type de mesures fournies : Les mesures réalisées par le HFW59D sont des mesures de puissance surfacique.

👉 Précision des mesures : Le HFW59D offre comme le HF59B une incertitude de mesure de +/- 3 dB. Par exemple, si la mesure convertie en champ électrique est de x Volts par mètre, l'exposition réelle est comprise entre 0,7 fois x et 1,4 fois x. Cette précision est remarquable car elle est maintenue quelle que soit la composition fréquentielle du signal, à condition que les fréquences du signal mesuré restent entre 2,4 GHz et 10 GHz, la bande d'utilisation du HFW59D.

👉 Un peu de théorie

La puissance surfacique d'une onde électromagnétique correspond à la quantité de puissance transportée lorsque l'onde traverse une surface d'un mètre carré, orientée perpendiculairement à sa direction de propagation. Elle s'exprime habituellement en Watts par mètre carré (W/m²).                  La relation entre la puissance surfacique Ps et le champ électrique E de l'onde, exprimé en Volts par mètre (V/m), est donnée par la formule suivante E= Racine(Ps ×120 π).

👉 Pourquoi utiliser la Table ?

Les champmètres HF59B et HFW59D mesurent cette puissance surfacique et fournissant des valeurs en microWatts par mètre carré (µW/m²) ou en milliWatts par mètre carré (mW/m²) en fonction des réglages et de l'intensité du signal. Il est donc essentiel de disposer d'une table de conversion pour transformer ces mesures en valeurs de champ électrique. Ce n'est en effet qu'ensuite qu'il deviendra possible de comparer les expositions mesurées avec le seuil de 6 V/m (valeur moyenne RMS), défini par l'Agence Nationale des Fréquences (ANFR) pour identifier les points atypiques, ou avec les expositions maximales fournies par les Oprérateurs dans leur rapport de simulation.

👉 Les informations fournies par la Table

La Table de conversion  ci-dessus convertit les valeurs de puissance surfacique en valeurs de champ électrique. Les unités utilisées sont le milliVolt par mètre et le Volt par mètre.  Pour chaque valeur de puissance surfacique considérée, la Table fournit la valeur du champ électrique et la valeur du champ électrique corrigé de l'atténuation de 1 dB générée par l'utilisation d'un éventuel filtre. Les limites recommandées en biologie de l'habitat pour les valeurs de pic (PEAK) du champ électrique dans les zones de repos sont représentées sur la Table. Une calculette programmée en javascript au bas du document en pdf permet de faire des conversions pour les valeurs de puissance surfacique qui ne se trouvent pas dans la Table.

Les Feuilles de mesure peuvent être lues et modifiées par tous les lecteurs de pdf acceptant le code javascript. Il est recommandé d'utiliser le logiciel gratuit Acrobat reader pour les PC fonctionnant sous Windows ou sous MAC OS. 

Sauriez-vous les reconnaitre ?  (fichiers audio à télécharger et à écouter)

2G GSM   3G UMTS    4G liaison descendante    4G liaison montante    5G 3500 MHz    Téléphone DECT    Wifi en stand-by

 Le champmètre HF59B calcule la moyenne RMS du signal sur une fenêtre glissante d'environ 100 millisecondes. Les valeurs RMS successives, générées au rythme de l'horloge interne du champmètre, sont converties en un signal de tension analogique. Ce signal est ensuite envoyé au champmètre basse fréquence NFA 1000, qui rééchantillonne ces données en ne conservant qu'une valeur toutes les 100 millisecondes (soit 10 valeurs par seconde). Cela permet de maintenir la cohérence entre les calculs internes du champmètre et l'enregistrement des données par le NFA 1000.

L'utilisation de l'antenne directionnelle log périodique pointée sur l'antenne-relais et du filtre passe-haut HP33 qui supprime toutes les signaux dont la fréquence est inférieure à 3300 MHz garantie que seul le système de Téléphonie Mobile 5G 3500 MHz (à faisceau orientable) est pris en compte. Le NFA 1000 est utilisé ici comme un data logger.  

La capacité d'un champmètre à détecter les pics du signal dépend du temps de montée de l'électonique de son circuit de détection, qui lui même est piloté par la Bande Passante Vidéo (VBW ou "Video Bandwith" en anglais) sélectionnée par l'utilisateur.  L'image ci-dessus montre le curseur qui permet sur le HF59B de sélectionner le mode de fonctionnement, avec une Bande Passante Vidéo Standard ou une Bande Passante Vidéo maximale. 

Le HF59B propose de travailler avec deux Bandes Passantes Vidéo : 

• la standard à une largeur de bande Vidéo de 30 kHz. Le temps de montée nécessaire pour identifier un pic est alors d'environ 11 microsecondes

•  la maximale à une largeur de bande Vidéo de 2 MHz.  Le temps de montée nécessaire pour identifier un pic est alors d'environ 0,175 microsecondes. Ce mode de fonctionnement est à privilégié lorsque le signal mesuré n'est pas bruité. Les pics de très faible durée sont alors détectés et leur intensité est correctement restituée par l'appareil.

La règle du pouce qui relie le temps de monté du circuit de détection d'un champmètre (durée minimale d'un pic pour qu'il puisse être détecté et restitué avec une amplitude correcte) avec sa Bande passante Vidéo est VBW = 0,35 / Dt. On en déduit que  Dt = 0,35 / VBW. 

Application au cas du Champmètre HF59B 

• La Bande passante Vidéo standard vaut 30 KHz. Dt est donc égal à 0,35 / (30 x 1000) soit 11,66 micro secondes

• La Bande passante Vidéo standard vaut 2 MHz. Dt est donc égal à 0,35 / (2 x 1000000) soit 0,175 micro secondes

Les valeurs des 2 Bandes Passantes Vidéo du HF59B sont indiquées dans la version 2005 du manuel utilisateur (la 3G UMTS venait tout juste d'être déployée à cette époque). Ces informations techniques pourtant bien utiles ont par la suite été supprimées par GigaHertz Solutions.

Vous-êtes curieux et un peu technicien ? 

Si lire un manuel technique en anglais ne vous dérange pas, vous trouverez avec ce lien la version 2005 du manuel utilisateur du HF59B.                          À comparer avec la version actuelle que l'on peut trouver sur le site du fabricant.

Options de Bande Passante Vidéo pour le Champmètre HFW59D

L'utilisateur peut choisir entre deux valeurs de bande passante vidéo pour le champmètre HFW59D, tout comme pour le HF59B : 30 kHz (mode standard) ou 2 MHz (mode maximum). Ces informations sont extraites du manuel utilisateur 2015, page 7. Il est important de noter que Gigahertz Solutions ne mentionne plus ces valeurs de 30 kHz et 2 MHz dans les éditions ultérieures du manuel.

Relation entre le Temps de Montée et la Bande Passante Vidéo

Une règle empirique lie le temps de montée du circuit de détection d'un champmètre (c'est-à-dire la durée minimale d'un pic pour qu'il puisse être détecté et restitué avec une amplitude correcte) à sa bande passante vidéo (VBW). Cette relation est donnée par la formule : VBW =  0,35 / Dt où Dt est le temps de montée. On peut également exprimer le temps de montée comme : Dt = 0,35 / VBW​

Application au Champmètre HFW59D

• Bande Passante Vidéo Standard (30 kHz) : Le temps de montée Dt est de 0,35 / (30 x 1000), soit environ 11,66 microsecondes.

• Bande Passante Vidéo Maximum (2 MHz) : Le temps de montée Dt est de 0,35 / (2 x 1 000 000), soit environ 0,175 microsecondes.

Largeur Minimale d'un Pic pour une Restitution Correcte

Le temps de montée calculé représente le temps minimal nécessaire pour que le champmètre suive correctement les variations du signal. Pour mesurer la largeur minimale d'un pic sans distorsion d'amplitude, il est généralement recommandé que la largeur du pic soit d'au moins trois à cinq fois le temps de montée.

Fiabilité des mesures des Champmètres : Pourquoi l'information est-elle si rare ?

Il existe très peu de rapports d'études disponibles en ligne documentant la fiabilité des mesures fournies par les champmètres. Cette absence d'informations laisse les utilisateurs désireux de mesurer les niveaux d'exposition de manière qualitative dans un flou complet. Cependant, quelques études en laboratoire sont consultables, notamment pour le HF59B de GigaHertz Solutions.

Restitution de pics d'une durée de 3 microsecondes par le HF59B

L'image ci-dessus illustre l'impact du choix de la bande passante vidéo sur la mesure des pics du signal. Les valeurs mesurées représentent des puissances surfaciques, exprimées en milliwatts par mètre carré. Le signal généré en laboratoire est constitué d'une porteuse de 2113 MHz modulée par une série de pics, chacun d'une durée de 3 microsecondes.

La durée de ces pics, 3 microsecondes,  est supérieure à 3 fois le temps de montée du système de détection du HF59B en mode "maximum" (0,175 microsecondes fois 3 soit 0,53 microsecondes) mais inférieure à 3 fois le temps de monté en mode "standard" (11,66 microsecondes fois 3 soit 34,98 microsecondes). Comme prévu, la restitution des pics en mode standard n'est pas optimale : le HF59B les détecte, mais sous-estime considérablement les puissances surfaciques, avec un facteur d'erreur de 8,16 (le champ électrique est alors sous-évalué par un facteur de 2,9). En revanche, en mode "maximum", les résultats sont presque parfaits : le champ électrique des pics est légèrement sous-évalué avec un facteur de 1,1.

Vous pouvez télécharger le rapport d'étude (en anglais) d'où sont extraits ces résultats en utilisant le lien suivant : "Test : High Frequency Measuring Instruments - Myth and Reality" par Siegfried Zwerenz, 2006.